独居石

山东埃尔派 | 点击量:0次 | 2020-11-19

摘要
独居石是一种中酸性岩浆岩和变质岩中较常见的副矿物,在一些沉积岩中也存在。不论岩浆成因或变质成因独居石,其同位素年龄的地质意义都较为清楚。独居石为单斜晶系,晶体为板状或柱状。因经常呈单晶体而得名。棕红色、黄色,有时褐黄色,油脂光泽,解理完全,莫氏硬度5~5.5,比重4.9~5.5。常具放射性。主要作为副矿物产在花岗岩、正长岩、片麻岩和花岗伟晶岩中,与花岗岩有关的热液矿床中也有产出。

  独居石是一种中酸性岩浆岩和变质岩中较常见的副矿物,在一些沉积岩中也存在。不论岩浆成因或变质成因独居石,其同位素年龄的地质意义都较为清楚。独居石为单斜晶系,晶体为板状或柱状。因经常呈单晶体而得名。棕红色、黄色,有时褐黄色,油脂光泽,解理完全,莫氏硬度5~5.5,比重4.9~5.5。常具放射性。主要作为副矿物产在花岗岩、正长岩、片麻岩和花岗伟晶岩中,与花岗岩有关的热液矿床中也有产出。

  概述

  独居石这个名字是源于它经常以单晶体存在而来的。它是一种含有铈和镧的磷酸盐矿物,是一种稀土矿物,中文学名“磷铈镧矿”,(Ce,Y,La,Th)PO4是提炼铈、镧的主要矿物,商业钚的主要来源。早先发现这种矿物会放射钍-232,之后会吸收慢中子而变成铀-233,而铀-233可作核燃料之用。1940合成又发现该矿石,可合成钚-239。而钚-239常被用在核子反应炉及核武器中。铈可用来作合金、打火石、抛光等的材料。此外,很多时候独居石中还含有钍,因此也可用来提炼钍。

  组成

  Ce(PO4)或(Ce、La)PO4,理论含量Ce2O334%~99%,La2O334.74%。

  性质

  独居石是稀土金属矿的主要矿物之一,常含钍、锆等。单斜晶系,晶体呈细小板状。棕红、黄或黄绿色,油脂光泽或玻璃光泽,贝壳状至参差状断口。性脆,硬度5~5.5,密度4.9~5.5g/cm3。在紫外光照射下发鲜绿色荧光。因常含铀、钍、镭,故具有放射性。主要产于伟晶岩、花岗岩及其与之有关的期后矿床中,共生矿物可有氟碳铈矿、磷钇矿、锂辉石、锆石、绿柱石、磷灰石、金红石、钛铁矿、萤石、重晶石或铌铁矿等。由于独居石的化学性质比较稳定、密度较大,故常形成滨海砂矿和冲积砂矿。独居石溶于硫酸,与KOH溶合后加钼酸铵便出现磷钼酸铵黄色沉淀。

  质量标准

  砂矿经选别富集获得的干燥独居石精矿质量应符合稀土行业标准XB/T104-2000(以干矿品位计算)。

  天然宝石

  金属矿产之一。化学成分(Ce,La,Y,Th)PO4。属单斜晶系,单晶体呈板状或似楔形,或各向等长状。浅黄色至浅红褐色。强玻璃光泽或松脂光泽至蜡状光泽,微透明至透明。硬度5-5.5,密度4.9-5.5g/cm3。世界上出产宝石级独居石的国家有美国、玻利维亚等。透明宝石个体不大,已知最大者约5克拉。不透明的大晶体用于琢磨弧面型宝石。独居石的英文名称Monazite来自希蜡文monazem,意为无伴独居之意,寓意矿物产出稀少(注:中国收藏大辞词)。

  结构形态

  独居石产于花岗岩、正长岩、片麻岩中,也常形成砂矿。它的颜色呈棕红、黄、褐黄,有油脂光泽。其晶体形状或是板状或是柱状,单斜晶系,斜方柱晶类。晶面常有条纹,有时为柱、锥、粒状。因成分中含铀、钍元素,具一定放射性(通常量很低,无须特别保护)。独居石的颜色较艳丽,这种矿物的晶体大都小,粗大者且透明,在国外可用作宝石(无商业价值,多为收藏品)。图中独居石晶体是一颗贯穿双晶,极其漂亮,若晶体够大,是珍贵收藏品。

  产地

  具有经济开采价值的独居石主要资源是冲积型或海滨砂矿床。最重要的海滨砂矿床是在澳大利亚沿海、巴西以及印度等沿海。此外,斯里兰卡、马达加斯加、南非、马来西亚、中国东北为主、泰国、韩国、朝鲜等地都含有独居石的重砂矿床。我国白云鄂博也是独居石的重要产地,但优良大晶体稀少。

  独居石的生产呈下降趋势,主要原因是由于矿石中钍元素具有放射性,对环境有害。其中,巴西,印度等国已禁采。

  特征

  独居石内部经常出现复杂的分区,每一区域可能都记录了独居石所经历的结晶、变质、热液蚀变等复杂的历史过程。因此,在进行微区分析前,详细研究独居石的形貌和内部结构对解释独居石的U-Pb年龄、微区化学成分和同位素以及微量元素组成的成因至关重要。

  矿物学研究表明,独居石为黄、褐、红褐色,薄片中为黄色或无色,单斜晶系,β = 104°24',常呈自形-他形粒状、短柱状晶体,正高-极高突起,折射率随着钍含量增多而增高,糙面显著,干涉色高达三级中至高级白。同时独居石以其独有的偏光显微镜下亮黄色、突起高、干涉色高、多色性不明显,以及由于U-Th的放射性导致的多色晕环,背散射下为亮白色等特征,可与一般矿物区别。如独居石与锆石的区别在于锆石的突起高,无完好解理,为一轴晶。独居石与榍石的区别是榍石的双折射率比它更高,干涉色为高级白。独居石与橄榄石、绿帘石等的区别在于前者的光轴角较小。独居石与磷钇矿的区别是后者折射率较低(No约1. 72) ,而独居石很少低于1.78,此外,紫外光下独居石呈碧绿色,而磷钇矿保持通常颜色或发浅绿黄色。

  岩浆独居石呈浅黄色、棕褐色,透明或油脂光泽,具柱状、近等轴状或浑圆状晶形,属单斜晶系,粒度大小约100 ~200μm,典型特征是独居石单颗粒的稀疏分布,颗粒以填隙形式或包含在原生矿物( 最常见的是石英、长石和岩浆黑云母) 内。单偏光镜下为淡黄绿色,沿着裂隙周围分布着暗棕色到黑色的氧化铁杂质。阴极发光图像显示独居石发紫红色或酱红色,发光较弱且发光分布不均匀,一般在裂隙附近发光较强,在氧化铁浓集最大的边缘,发光亮度大。背散射(BSE) 图像显示独居石结构均匀,通常无环带或个别颗粒存在较宽且平直的岩浆环带,岩浆环带的宽度可能与独居石结晶时岩浆的温度有关,高温条件下微量元素扩散快,常常形成较宽的结晶环带,低温条件下微量元素的扩散速度慢,一般形成较窄的岩浆环带。

  热液独居石呈灰棕色,细粒状、粒状,多呈自形-半自形,晶形细小,表面可能会有溶蚀,颗粒大小<50μm,可含有细小的石英、云母、绿泥石等包体。典型特征是在小区域内成簇的由5~20个( 或者更多) 颗粒的不规则集合体形态存在,独居石颗粒可能与硫化物和氧化物交生,并形成与硫化物和氧化物成分相关的边缘,光学显微镜下以高突起、高双折射率和微弱的黄——褐色多色性为特征,多以包裹体形式产于次生石英、角闪石,次生钠长石和片状硅酸盐中,尤其是一些存在于次生的石英和钠长石中的常呈自形和棱柱状,而片状硅酸盐中的常呈扁状和平状。

  应用价值

  独居石独居石化学组成为(Ce、La、Nd、Th)PO4、晶体属单斜晶系的磷酸盐矿物。独居石是主要的稀土矿物,轻稀土(铈组)氧化物占39—74%,重稀土(钇组)氧化物占0~5%,颜色以黄色为主,次为浅黄、黄白等色。稀土元素在黑色和有色冶金、玻璃和陶瓷生产、电子、电气照明、电视和激光技术、化工工业、医疗和农业生产领域中得到广泛的应用。在与花岗岩有关的热液矿床中也有产出。此外,常可富集形成砂矿。独居石是提取铈族稀土元素的重要矿物原料。由于成分中经常有钍代替铈,ThO2含量最多可达30%,在提取铈时,可综合提取钍。

  生成状态

  产在花岗岩及花岗伟晶岩中;稀有金属碳酸岩中;云英岩与石英岩中;云霞正长岩、长霓岩与碱性正长伟晶岩中;阿尔卑斯型脉中;混合岩中;及风化壳与砂矿中。

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